陶瓷烧结是将 "绿色 "致密部件加热到低于熔点的高温,使陶瓷粉末颗粒固结的过程。
在这一过程中,材料从独立的颗粒扩散到相邻的颗粒,从而降低了表面能并封闭了孔隙。
最终得到机械性能得到改善的致密化零件。
6 个关键步骤说明
1.加热绿色铸件
该工艺以 "生坯 "开始,"生坯 "是已成型但未烧制的陶瓷部件。
将这一部件加热到足够高的温度,以启动颗粒之间的粘合,但又不至于导致熔化。
该温度通常略低于陶瓷材料的熔点。
2.扩散和结合
随着温度的升高,颗粒的表面能降低,这是烧结的驱动力。
颗粒开始扩散,这意味着颗粒表面的材料向颗粒之间的接触点移动。
高温使原子可以更自由地移动,从而促进了这一过程。
3.孔隙减少和致密化
扩散过程导致陶瓷部件内的孔隙减少,通常是闭合。
孔隙是材料内部的空间,会削弱材料的强度。
随着这些孔隙的减少或闭合,陶瓷部件会变得更加致密,这一过程被称为致密化。
这种致密化会大大提高陶瓷的机械性能,如强度和耐用性。
4.增强性能
除了致密化,烧结还能增强陶瓷的其他性能。
例如,氧化锆在烧结过程中会发生结构转变,从单斜晶态转变为多四方晶态。
这种转变增加了氧化锆的密度、强度和半透明性,使其成为一种非常耐用的功能性材料。
5.工艺变化
烧结可通过压力或电流等附加力进行。
压力烧结很常见,可进一步提高致密化过程。
此外,还可以使用特定的技术和材料(如分级金属陶瓷复合材料和纳米颗粒烧结助剂)实现无压烧结。
6.在陶瓷制造中的应用
烧结是制造陶瓷制品(包括陶器)的关键步骤。
它包括一系列步骤,首先是将陶瓷粉末与水、粘合剂和脱絮凝剂混合形成泥浆,然后是成型、干燥,最后在高温下烧结。
这一过程不仅能巩固陶瓷材料,还能显著提高其功能性和耐用性。
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